CN101972528B - 一种采用隔氧材料覆盖煤堆防止煤炭堆储自燃的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用隔氧材料覆盖煤堆防止煤炭堆储自燃的方法。本发明的方法包括：对隔氧材料进行破碎和筛分，获得＜6mm尺寸的小颗粒隔氧材料；依据隔氧材料覆盖厚度对应的煤堆最短自燃发火期，确定所需隔氧材料覆盖厚度；将隔氧材料铺设在煤堆的中下部表面位置。本发明的方法采用了渗透系数较小的隔氧材料覆盖煤堆表面，抑制空气通过扩散或渗流的方式进入煤堆内部，降低煤和氧的低温氧化反应速率，达到防止煤炭堆储自燃的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种防止煤炭自燃的方法，具体涉及采用隔氧材料覆盖煤堆防止煤炭堆储自燃的方法。
背景技术
煤炭自燃是威胁煤矿和煤运安全的重大灾害之一。在我国国有重点煤矿中存在自然发火危险的矿井约占51.3％，由于自燃引起的火灾占总火灾数的90％以上，严重地威胁着人民的生命财产安全。煤炭自燃产生大量的SO2、H2S、CO和CO2气体，严重污染环境。目前，随着经济的发展煤炭的需求量日益加大，交易的区域跨度逐渐增大，煤炭的港口和煤炭终端用户煤炭堆储量也在逐渐增大，堆储过程中随着时间的增长，自燃的倾向性也在增大，也可能发生自燃现象。
煤自燃主要是由煤和氧复合作用并放出热量而引起的。煤是一种多孔性物质，本身具有很大的内表面，有很强的吸附能力。煤与空气接触后，首先煤体与氧进行物理吸附，放出物理吸附热；然后进行煤-氧化学吸附和化学反应，并放出化学吸附热和化学反应热。若热量不能及时散发，就会引起自热。随着煤中的热量积聚，煤体温度不断地升高。温度升高，促使氧化反应更为剧烈。剧烈反应又会放出大量热，升温速度进一步加快，形成正加速度的恶性循环，当煤的温度达到着火点时就会导致煤炭自燃。可见煤与空气中氧发生氧化还原反应是煤自热、自燃的主要原因，因此控制煤和氧的反应过程是预防煤的自热、自燃的重要手段。通过阻隔煤与空气中氧的接触、降低煤堆内的氧气的浓度，可抑制和减缓煤的氧化放热速率，从而有效抑制煤温升高，达到预防煤堆自热、自燃的目的。
目前煤堆自燃防治的方法主要有在煤堆表面覆盖有机凝胶、水玻璃及水灰浆等的隔氧法(在煤堆表面覆盖这些隔氧材料阻碍氧气的进入)、散热法(人为散热，破坏储煤堆内部的积热环境)、水治法(煤堆洒水防止煤堆自燃的方法)和改变煤堆的堆放方式，例如迎风面堆积小粒径煤，小倾角堆煤和压实煤堆等，这些方法或措施均是借用外部条件隔断氧气通道或者导出积聚热量等。由此可见，由于引起煤堆自燃的因素很多，从而抑制煤堆自燃的方法也多种。但上述方法均存在着各自的局限性，推广使用受到限制。如注水降温法增加了煤的含水量；有机凝胶、水玻璃及水灰浆覆盖均增加煤的灰分，影响了煤的品质，同时在港口堆储时使用这些材料会影响煤炭的正常装卸，装卸前需要把材料单独去除后才能正常操作作业；设置风障比较昂贵；小倾角堆煤占地面积大；压实方法难于防止大型煤堆自燃。
发明内容
本发明针对目前的技术问题，提供了一种采用隔氧材料覆盖煤堆防止煤炭堆储自燃的方法。
本发明的采用隔氧材料覆盖煤堆表面防止煤炭堆储自燃的方法，采用渗透系数较小的隔氧材料覆盖煤堆表面，抑制空气通过扩散或渗流的方式进入煤堆内部，降低煤和氧的低温氧化反应速率，达到防止煤炭堆储自燃的目的。
具体技术方案如下：
(1)、对隔氧材料进行破碎和筛分，获得＜6mm尺寸的小颗粒隔氧材料；
(2)、依据表1中隔氧材料覆盖厚度对应的煤堆最短自燃发火期，确定所需的隔氧材料的覆盖厚度；
表1：隔氧材料覆盖厚度与松散煤体最短自燃发火期对照表
(3)将小颗粒隔氧材料主要铺设在煤堆的中下部表面位置；具体铺设位置是从地面至煤堆高度的1/3～1/2的煤堆表面。
根据本发明优选实施方式，隔氧材料本身不会影响煤堆煤样品质。
根据本发明，隔氧材料可以是粉煤，特别是选择煤堆本身的煤样、经粉碎后获得的小粒径粉煤。
作为优选实施方式，采用隔氧材料覆盖煤堆后，应依据堆储的时间定期检查隔氧材料覆盖的情况，如有隔氧材料层开裂，应及时用隔氧材料重新覆盖开裂面。
作为优选实施方式，采用隔氧材料覆盖煤堆后，利用煤堆低温氧化温度及标志性气体浓度耦合测量装置定期监控煤堆内部温度和气体浓度变化情况，以此来判断煤堆是否存在自燃的可能性。
本发明的有益效果在于：
(1)由于隔氧材料堆积可以形成更小的空隙率，故小粒径煤体中的空气渗透系数要远小于大粒径煤体的渗流系数。在粒径较大的煤体上覆盖一定厚度的隔氧材料可以有效地降低整个煤体的渗透性，从而抑制了空气的渗入，阻碍了煤体内部氧化反应的进行，可以延长煤堆的自燃发火期；
(2)尺寸＜6mm的隔氧材料可显著降低氧气的扩散通量和氧气的渗流；当覆盖隔氧材料厚度为30cm以上时，对氧气扩散和渗流的抑制作用较强，30～70cm厚的隔氧材料覆盖层是控制空气扩散和渗流的有效厚度；
(3)覆盖的隔氧材料越厚，煤堆散热越慢，同时由于降低了空气扩散到煤堆内部降低煤堆的氧化放热强度；
(4)应用试验表明采用隔氧材料覆盖的方法可以使得煤堆储存120天以上不发生自燃现象，说明此方法可以有效地抑制煤炭的堆储自燃问题；
(5)所使用的隔氧材料不影响煤堆煤样的品质。
具体实施方式
本发明是一种采用隔氧材料覆盖煤堆防止煤炭堆储自燃的方法，采用渗透系数较小的隔氧材料覆盖煤堆表面中下部，抑制空气通过扩散或渗流的方式进入煤堆内部，降低煤和氧的低温氧化反应速率，达到防止煤堆自燃的目的，而隔氧材料本身对煤堆煤质影响较小。
实施例1：首先用破碎机将块煤粉碎、过筛，得到＜6mm的粉煤作为隔氧材料；然后用皮带输送机将粉煤均匀覆盖在地面至煤堆高度1.8m的煤堆表面，覆盖厚度70cm(煤堆煤样的粒度：0～50mm；煤堆的尺寸：底面直径为14.6m，煤堆总高度为4.6m)；在煤堆堆储期间检查粉煤层的破损情况，如有破损及时用粉煤重新覆盖，同时采用煤堆低温氧化温度及标志性气体浓度耦合测量装置监控煤堆内部温度是否超过70℃和标准性气体浓度是否迅速上升，以判断煤堆是否存在自燃的可能性；煤堆可以放置123天而不发生自燃现象。
实施例2：首先用破碎机将废水泥渣充填材料粉碎、过筛，得到＜6mm隔氧材料；然后用皮带输送机将隔氧材料均匀覆盖在地面至煤堆高度1.8m的煤堆表面，覆盖厚度为70cm(煤堆煤样的粒度：0～50mm；煤堆的尺寸：底面直径为14.6m，煤堆总高度为4.6m)；在煤堆堆储期间检查隔氧材料层的破损情况，如有破损及时用隔氧材料重新覆盖，同时采用煤堆低温氧化温度及标志性气体浓度耦合测量装置监控煤堆内部温度是否超过70℃和标准性气体浓度是否迅速上升，以判断煤堆是否存在自燃的可能性；煤堆可以放置120天而不发生自燃现象。
实施例3：首先用破碎机将块煤粉碎、过筛，得到＜13mm的粉煤作为隔氧材料；然后用皮带输送机将粉煤均匀覆盖在地面至煤堆高度8m的煤堆表面，覆盖厚度为70cm(煤堆煤样的粒度：0～50mm；煤堆的尺寸：底面长35m，煤堆总高度为13.5m)；在煤堆堆储期间检查粉煤层的破损情况，如有破损及时用粉煤重新覆盖，同时采用煤堆低温氧化温度及标志性气体浓度耦合测量装置监控煤堆内部温度是否超过70℃和标准性气体浓度是否迅速上升，以判断煤堆是否存在自燃的可能性；煤堆仅可以放置30天而不发生自燃现象。
实施例4：不使用隔氧材料覆盖煤堆表面(煤堆尺寸为底面直径为13.6m，煤堆高度为5m)，同时采用煤堆低温氧化温度及标志性气体浓度耦合测量装置监控煤堆内部温度不要超过70℃和标准性气体浓度是否迅速上升，以判断煤堆是否存在自燃的可能性；煤堆仅可以放置18天而不发生自燃现象。
Claims (4)
1.一种防止煤炭堆储自燃的方法，包括以下步骤：
(1)对隔氧材料进行破碎和筛分，获得＜6mm尺寸的小颗粒隔氧材料；
(2)依据下表中隔氧材料覆盖厚度对应的煤堆最短自燃发火期，确定所需的隔氧材料覆盖厚度；
(3)将小颗粒隔氧材料铺设在从地面至煤堆高度的1/3～1/2的煤堆表面；
其中，所述隔氧材料是粉煤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粉煤是选择煤堆本身的煤样、经粉碎后获得的小粒径粉煤。
3.根据权利要求1-2任何一项所述的方法，其特征在于，采用隔氧材料覆盖煤堆后，依据堆储的时间定期检查隔氧材料覆盖的情况，当有隔氧材料层开裂时，用隔氧材料重新覆盖开裂面。
4.根据权利要求1-2任何一项所述的方法，其特征在于，采用隔氧材料覆盖煤堆后，利用煤堆低温氧化温度及标志性气体浓度耦合测量装置定期监控煤堆内部温度和气体浓度变化情况。
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